石油工程与天然气开采作业指导书

石油工程与天然气开采作业指导书TOC\o"1-2"\h\u29012第1章石油工程概述 4183821.1石油工程的基本概念 444641.2石油工程的发展历程与现状 47171.3天然气开采的特点及重要性 525499第2章地质勘探与评价 58862.1地质勘探技术 6312982.1.1地质调查 6315372.1.2地震勘探 6202532.1.3地球物理勘探 6315162.1.4钻井勘探 6153722.2地质评价方法 6137992.2.1储量估算 6122892.2.2油气藏评价 6290852.2.3风险评价 6103042.3勘探风险分析与决策 6123922.3.1风险识别 7308272.3.2风险分析 743182.3.3风险应对 7642.3.4决策 710587第3章钻井工程 792013.1钻井工艺 7326203.1.1钻井设计 7175243.1.2钻井方法 78623.1.3钻井参数 780153.2钻井液 7310763.2.1钻井液类型 7311313.2.2钻井液功能 8176663.2.3钻井液维护与管理 8226193.3钻井设备与工具 8288173.3.1钻井设备 8226223.3.2钻头与钻具 8230633.3.3钻井仪表与监测 826193.4井壁稳定与防塌技术 8306773.4.1井壁稳定分析 869553.4.2防塌技术 8312753.4.3井壁保护措施 86613第4章录井与测井 8322024.1录井技术 9241284.1.1岩心录井 9226054.1.2钻井液录井 957674.1.3气体录井 968244.1.4地球化学录井 9179264.2测井技术 9234.2.1电阻率测井 9130804.2.2声波测井 9300584.2.3密度测井 10244814.2.4中子测井 1010034.3录测井资料的应用 10191834.3.1油气层识别与评价 1010684.3.2钻井工程指导 10286134.3.3油气藏评价 10247004.3.4油气藏动态监测 10183074.3.5工程分析 1011224第5章试油与试气 1091635.1试油工艺 10147365.1.1试油目的 10312515.1.2试油方法 117695.1.3试油流程 11227885.2试气工艺 11215095.2.1试气目的 11157675.2.2试气方法 11153755.2.3试气流程 11282375.3试油试气资料分析 11289465.3.1数据整理 12299425.3.2数据分析 12313895.3.3成果应用 1221475第6章油气藏工程 12283686.1油气藏类型及特征 12147136.1.1油气藏分类 1261756.1.2油气藏特征 12198336.2油气藏评价与储量计算 12209856.2.1油气藏评价 12198406.2.2储量计算 1271126.3油气藏开发方案设计 1367926.3.1开发原则 1374076.3.2开发方案内容 13101006.3.3开发方案优化 1327051第7章油气开采工艺 13309517.1采油工艺 1361447.1.1针对油气田的特性，采油工艺主要包括常规采油和非常规采油两种方式。常规采油主要包括自喷采油、人工举升采油等方法。 13104927.1.2自喷采油：利用油气藏自身能量，使原油从油井中自行喷出。主要包括以下几种方式： 13279367.1.3人工举升采油：当油气藏压力不足以使原油自行喷出时，采用人工举升方法提高原油产量。主要包括以下几种方式： 14137237.2采气工艺 14283927.2.1采气工艺主要包括气藏开发、气井生产、气体处理和气体输送等环节。 14221327.2.2气藏开发：根据气藏特性，选择合适的开发方式，如干气藏、凝析气藏、水驱气藏等。 14170017.2.3气井生产：采用适当的生产制度，保证气井稳定生产。主要包括以下几种方式： 14163687.2.4气体处理：对产出气体进行处理，如脱水、脱硫等，以满足输送和销售要求。 14183277.2.5气体输送：采用管道输送、液化天然气（LNG）等方式，将处理后的气体输送到用户。 1488597.3提高采收率技术 1491097.3.1提高采收率技术主要包括以下几种方法： 14293857.3.2根据油气藏的具体条件和开发阶段，选择合适的提高采收率技术，以实现油气藏的高效开发。同时加强油气藏监测和动态分析，优化调整开发方案，进一步提高油气田的采收率。 1513877第8章油气集输与处理 1588438.1油气集输工艺 1573338.1.1集输系统概述 1521008.1.2油气分离 15129008.1.3计量与输送 15158558.1.4储存与增压 15191828.2油气处理技术 15274578.2.1天然气处理 15291258.2.2原油处理 15121448.2.3油气田污水处理 15111988.3油气产品质量标准与环保要求 16235738.3.1油气产品质量标准 16193898.3.2环保要求 16269928.3.3油气产品检测与质量控制 1615938第9章安全生产与环境保护 1667149.1安全生产措施 1626819.1.1安全管理体系建立 16130519.1.2安全操作规程 16319119.1.3安全防护设施 1623619.1.4安全生产检查 16197599.1.5应急预案与演练 1643469.2环境保护措施 16288009.2.1环境管理体系建立 178759.2.2环境影响评价 17244879.2.3污染防治 17203949.2.4生态保护 17262169.2.5环保设施运行与维护 17202369.3应急处理与预防 17110039.3.1应急预案启动 17164619.3.2报告与信息发布 1712569.3.3调查与分析 17270259.3.4安全生产与环境保护改进 179115第10章油气田开发管理与优化 173254410.1油气田开发管理 171909910.1.1油气田开发管理的基本原则 17748310.1.2油气田开发管理的关键环节 182267510.1.3油气田开发管理制度与流程 182190010.2油气田开发动态分析 181422310.2.1动态监测数据的收集与处理 18535710.2.2油气田开发动态分析的主要内容 18206510.2.3油气田开发动态分析的方法与技术 18323210.2.4油气田开发动态分析的实例分析 18971110.3油气田开发优化与调整 182514710.3.1油气田开发优化与调整的依据 182384110.3.2油气田开发优化方法 181734310.3.3油气田开发调整策略 18559910.3.4油气田开发优化与调整的应用案例 181069110.4油气田开发技术经济评价 181503610.4.1油气田开发技术经济评价概述 18808610.4.2油气田开发技术经济评价方法 182884010.4.3油气田开发投资估算与经济效益分析 182707210.4.4油气田开发技术经济评价案例解析 18第1章石油工程概述1.1石油工程的基本概念石油工程是一门涉及石油勘探、开发、生产、加工和利用的综合性工程学科。它以地球物理勘探、地质勘探、钻井工程、油气田开发、油气井生产、油气储运、石油化工等为主要研究内容，旨在为人类社会提供稳定的能源保障。石油工程涵盖了多个学科领域，如地质学、物理学、化学、力学、工程学等，具有高度综合性、技术性和实践性。1.2石油工程的发展历程与现状石油工程的发展始于19世纪中叶，美国宾夕法尼亚州的泰特斯维尔油田发觉，标志着现代石油工业的诞生。此后，石油工程经历了以下几个阶段：（1）勘探阶段：以地质勘探和地球物理勘探为主，寻找潜在的油气藏。（2）开发阶段：通过钻井工程、完井工程和油气田开发，实现油气的有效开采。（3）生产阶段：采用各种提高采收率的技术，延长油气田的生产寿命。（4）加工和利用阶段：对油气进行加工，生产各种石油化工产品。目前石油工程在全球范围内取得了显著的成就，技术不断创新，形成了以下特点：（1）深海油气开发：陆地油气资源的逐渐枯竭，深海油气开发成为新的增长点。（2）非常规油气开发：页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源成为开发热点。（3）绿色低碳技术：石油工程领域正努力降低碳排放，发展绿色低碳技术。1.3天然气开采的特点及重要性天然气作为一种清洁、高效的能源，在我国能源结构中占据越来越重要的地位。天然气开采具有以下特点：（1）储层岩石致密：天然气储层多为致密砂岩、碳酸盐岩等，孔隙度低，渗透性差。（2）气藏类型多样：包括常规气藏、非常规气藏、煤层气藏等。（3）开发技术要求高：天然气开采需要采用先进的钻井、完井、压裂、生产等技术。（4）环境保护要求严格：天然气开采过程中，需重视环境保护，防止污染和生态破坏。天然气的重要性体现在以下几个方面：（1）能源结构调整：天然气在能源结构中的比重逐渐提高，有助于优化我国能源结构。（2）减少碳排放：天然气燃烧产生的二氧化碳排放量较低，有利于应对气候变化。（3）促进经济发展：天然气开发能够带动相关产业发展，提高地方经济收入。（4）保障能源安全：天然气作为一种清洁能源，有利于减少对外依存度，提高我国能源安全。第2章地质勘探与评价2.1地质勘探技术地质勘探技术是石油工程与天然气开采的基础，其主要目的是为了准确查明地下油气藏的分布、规模及特征。以下是几种常用的地质勘探技术：2.1.1地质调查地质调查包括地面地质调查和航空地质调查。地面地质调查主要针对特定区域进行详细的地质、地形、地貌等方面的研究；航空地质调查则利用遥感技术对大范围区域进行地质调查。2.1.2地震勘探地震勘探是利用地震波在地下传播的原理，通过观测和分析反射波、折射波等地震波信号，推断地下岩层的结构、性质及断裂分布等信息。2.1.3地球物理勘探地球物理勘探主要包括电法、磁法、重力法、电磁法等，通过测量地球物理场的变化，研究地下岩石的物理性质，从而推测油气藏的分布。2.1.4钻井勘探钻井勘探是通过钻探获取地下岩心、岩屑等实物资料，直接了解地下油气藏的岩性、含油气性、压力等参数。2.2地质评价方法地质评价是对油气藏的地质特征、资源潜力及开发可行性进行综合分析，以下为常见的地质评价方法：2.2.1储量估算储量估算是根据油气藏的地质、地球物理、钻井等资料，采用容积法、动态法等手段，计算油气藏的储量。2.2.2油气藏评价油气藏评价主要包括油气藏类型、油气藏规模、油气藏品质、开发难度等方面的评估。2.2.3风险评价风险评价是对油气勘探项目可能面临的技术、经济、环境等风险进行识别、分析和管理。2.3勘探风险分析与决策勘探风险分析与决策是在地质勘探过程中，对可能影响勘探成功率的风险因素进行识别、分析和应对。2.3.1风险识别风险识别是识别可能影响勘探项目的风险因素，包括地质、技术、经济、政策等方面。2.3.2风险分析风险分析是对识别的风险因素进行定性和定量分析，评价其对勘探项目的影响程度。2.3.3风险应对风险应对是根据风险分析结果，制定相应的风险应对措施，降低勘探项目风险。2.3.4决策在充分了解油气藏地质特征、资源潜力、开发难度及风险的基础上，结合市场、政策等因素，进行勘探项目决策。第3章钻井工程3.1钻井工艺3.1.1钻井设计钻井设计是钻井工程的基础，主要包括地质设计、工程设计及钻井液设计等。在钻井设计阶段，应根据地质勘探资料、油气层特性及开发要求，确定合理的井型、井深、井斜等参数。3.1.2钻井方法钻井方法包括旋转钻井、冲击钻井、定向钻井等。根据地层特点、钻井目标和井身结构，选择合适的钻井方法。3.1.3钻井参数钻井参数主要包括钻压、转速、排量、钻井液密度等。合理选择和调整钻井参数，可以提高钻井速度、降低成本、保证井身质量。3.2钻井液3.2.1钻井液类型根据钻井液体系，可分为水基钻井液、油基钻井液、合成基钻井液等。不同类型的钻井液具有不同的功能特点，适用于不同的地层条件。3.2.2钻井液功能钻井液功能包括密度、粘度、切力、滤失量等。钻井液功能的优化对井壁稳定、钻头冷却、岩屑携带等方面具有重要意义。3.2.3钻井液维护与管理钻井液在使用过程中，需定期检测功能指标，及时调整和处理异常情况。合理维护与管理钻井液，有助于提高钻井效率、降低成本。3.3钻井设备与工具3.3.1钻井设备钻井设备主要包括钻机、泥浆泵、振动筛、离心机等。根据钻井工艺要求，选择合适的钻井设备，保证钻井作业的顺利进行。3.3.2钻头与钻具钻头是钻井作业的核心工具，主要包括牙轮钻头、金刚石钻头等。钻具包括钻杆、钻铤、稳定器等，用于传递钻头所需的扭矩和压力。3.3.3钻井仪表与监测钻井仪表主要包括钻压表、转速表、泵压表等，用于实时监测钻井参数。钻井监测技术包括MWD（测量井斜）、LWD（随钻测井）等，为钻井作业提供精确的数据支持。3.4井壁稳定与防塌技术3.4.1井壁稳定分析井壁稳定分析主要包括地层压力、井壁力学性质、钻井液功能等方面的研究。合理评估井壁稳定性，为钻井工程提供依据。3.4.2防塌技术防塌技术主要包括优化钻井液功能、使用化学防塌剂、调整钻井参数等。通过综合应用多种防塌技术，降低井壁失稳风险。3.4.3井壁保护措施在钻井过程中，应采取合理的井壁保护措施，如控制钻井液密度、减少井底压力波动、避免长时间空井等，以降低井壁破坏的风险。第4章录井与测井4.1录井技术录井技术是石油工程与天然气开采中的一项重要技术手段，主要用于获取井下地层信息和评价油气层。本章主要介绍以下几种录井技术：4.1.1岩心录井岩心录井是通过钻探获取的地层岩心，对其进行分析、描述和评价的一种方法。岩心录井可以提供最直观的地层信息，包括岩石类型、岩性、化石、沉积构造等，为油气层的识别和评价提供重要依据。4.1.2钻井液录井钻井液录井是利用钻井液中的各种参数来分析井下地层情况的一种方法。主要包括钻井液密度、粘度、含砂量、pH值等参数的测定。钻井液录井可实时监测井下地层变化，为钻井作业提供指导。4.1.3气体录井气体录井是通过分析钻井过程中产生的气体成分和含量，获取井下油气层信息的一种方法。气体录井主要包括烃类气体、非烃类气体和稀有气体等分析，有助于识别油气层、评价油气产能。4.1.4地球化学录井地球化学录井是通过分析地层岩石中的地球化学元素及其含量，研究地层特征、评价油气层的一种方法。地球化学录井可以提供地层对比、沉积环境分析、油气运移路径等方面的信息。4.2测井技术测井技术是利用地球物理方法，通过对井孔内岩石的物理性质进行测量，获取地层评价和油气资源信息的一种手段。本章主要介绍以下几种测井技术：4.2.1电阻率测井电阻率测井是通过测量地层岩石的电阻率，分析地层含水性、含油性及岩性的一种方法。电阻率测井包括自然电位测井、聚焦电阻率测井、侧向电阻率测井等。4.2.2声波测井声波测井是利用声波在岩石中的传播速度和衰减特性来评价地层的一种方法。声波测井主要包括声波时差测井、声波幅度测井等，用于计算地层孔隙度、判断岩性和评价油气层。4.2.3密度测井密度测井是通过测量地层岩石的体积密度，分析岩性、孔隙度和含油性的一种方法。密度测井主要包括补偿密度测井、孔隙度密度测井等。4.2.4中子测井中子测井是利用中子在岩石中的慢化特性来评价地层孔隙度和含水性的一种方法。中子测井包括慢中子测井、快中子测井等。4.3录测井资料的应用录测井资料在石油工程与天然气开采中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：4.3.1油气层识别与评价通过录测井资料，可以识别油气层、水层和干层，评价油气层的孔隙度、渗透率、含油饱和度等参数，为油气勘探和开发提供重要依据。4.3.2钻井工程指导录测井资料可实时监测井下地层变化，为钻井工程设计、钻井液配制、钻头选型等提供指导，保证钻井作业的安全和高效。4.3.3油气藏评价结合地质、地震等资料，录测井资料可用于油气藏的评价，包括储量计算、可采储量预测、开发方案制定等。4.3.4油气藏动态监测录测井资料可用于油气藏生产过程中的动态监测，分析生产层的水淹、气窜等现象，为调整开发策略提供依据。4.3.5工程分析录测井资料在分析钻井工程原因、制定处理措施等方面也具有重要作用。通过分析录测井资料，可以及时发觉井下异常情况，防止的发生。第5章试油与试气5.1试油工艺5.1.1试油目的试油是石油工程中评估油气藏产能和可采储量的重要手段，其主要目的是通过地面测试获取地层流体样品，分析油井流体性质，确定油气藏类型，为油气藏开发提供依据。5.1.2试油方法试油方法主要包括地面测试、地层测试、地层压力测试和取样测试等。根据实际需要，可选择单一或多种方法组合进行试油。5.1.3试油流程（1）井筒准备：清理井筒，保证试油顺利进行；（2）射孔：射开目的层，为地层流体提供流动通道；（3）压裂：如需提高产能，可对射孔段进行压裂处理；（4）地面测试：通过地面设备对地层流体进行测试，获取产量、压力等数据；（5）取样：获取地层流体样品，进行实验室分析；（6）数据处理：分析测试数据，评估油气藏产能和可采储量。5.2试气工艺5.2.1试气目的试气主要是为了评估气藏的产能、可采储量、气藏类型及分布规律，为气田开发提供依据。5.2.2试气方法试气方法主要包括地面测试、地层测试、连续气举测试、气藏动态监测等。根据气藏特点，可选择合适的试气方法。5.2.3试气流程（1）井筒准备：同试油流程；（2）射孔：射开气层，为气体流动提供通道；（3）压裂：如需提高气井产能，可进行压裂处理；（4）地面测试：通过地面设备对气层流体进行测试，获取产量、压力等数据；（5）气样分析：获取气样，进行实验室分析，确定气体组分和含量；（6）数据处理：分析测试数据，评估气藏产能和可采储量。5.3试油试气资料分析5.3.1数据整理将试油试气过程中获取的产量、压力、组分等数据进行整理，形成完整的测试资料。5.3.2数据分析分析试油试气数据，评估油气藏或气藏的产能、可采储量、流体性质等，为油气田开发提供科学依据。5.3.3成果应用将试油试气成果应用于油气田开发方案制定、生产管理、措施优化等方面，提高油气田开发效果。第6章油气藏工程6.1油气藏类型及特征6.1.1油气藏分类油气藏可根据其地质特征、储集类型、驱动机制及流体性质等方面进行分类。主要类型包括构造油气藏、岩性油气藏、水动力油气藏及复合油气藏等。6.1.2油气藏特征各类油气藏具有以下共同特征：（1）具有一定的储集空间和渗透性，能储存和传递石油和天然气；（2）具有封闭条件，使油气在地下得以保存；（3）具有烃源岩，为油气提供物质基础；（4）具有油气运移和聚集的条件，形成油气藏。6.2油气藏评价与储量计算6.2.1油气藏评价油气藏评价主要包括以下几个方面：（1）地质评价：研究油气藏的地质条件、储层特征、构造形态等；（2）工程评价：研究油气藏的开发技术、生产动态、可采储量等；（3）经济评价：分析油气藏开发的经济效益，为投资决策提供依据。6.2.2储量计算油气藏储量计算方法主要包括：（1）容积法：根据油气藏的地质、物性参数，计算油气藏的原始地质储量；（2）动态法：通过生产数据分析，预测油气藏的可采储量；（3）类比法：参考类似油气藏的地质特征和开发效果，估算储量。6.3油气藏开发方案设计6.3.1开发原则油气藏开发方案设计应遵循以下原则：（1）保证安全生产，保护生态环境；（2）提高油气采收率，实现经济效益最大化；（3）合理利用资源，延长油气藏开发寿命。6.3.2开发方案内容油气藏开发方案主要包括以下内容：（1）开发方式：选择合适的开发方式，如注水、注气、蒸汽驱等；（2）布井方式：根据油气藏特征，设计合理的井网和井距；（3）生产制度：制定合理的生产压差、生产周期等生产参数；（4）提高采收率措施：如二次采油、三次采油等。6.3.3开发方案优化根据油气藏动态监测数据和生产效果，及时调整和优化开发方案，以提高油气藏的开发效果。主要优化内容包括：（1）调整井网和井距；（2）优化生产制度；（3）改进提高采收率措施；（4）加强生产管理和动态监测。第7章油气开采工艺7.1采油工艺7.1.1针对油气田的特性，采油工艺主要包括常规采油和非常规采油两种方式。常规采油主要包括自喷采油、人工举升采油等方法。7.1.2自喷采油：利用油气藏自身能量，使原油从油井中自行喷出。主要包括以下几种方式：（1）天然气驱动：利用油气藏中的天然气压力驱动原油产出。（2）水驱：通过向油藏注水，增加油藏压力，推动原油向井口移动。（3）气驱：向油藏注入非烃类气体，如二氧化碳、氮气等，提高油藏压力，促使原油产出。7.1.3人工举升采油：当油气藏压力不足以使原油自行喷出时，采用人工举升方法提高原油产量。主要包括以下几种方式：（1）抽油机举升：使用抽油机对油井进行周期性提拉，使原油从油层进入井筒。（2）螺杆泵举升：利用螺杆泵的旋转运动，将原油从油层输送到地面。（3）气举：利用高压气体对井筒内的原油进行举升。7.2采气工艺7.2.1采气工艺主要包括气藏开发、气井生产、气体处理和气体输送等环节。7.2.2气藏开发：根据气藏特性，选择合适的开发方式，如干气藏、凝析气藏、水驱气藏等。7.2.3气井生产：采用适当的生产制度，保证气井稳定生产。主要包括以下几种方式：（1）定井口压力生产：通过调节井口压力，控制气井产量。（2）定产量生产：通过调节生产阀门开度，使气井保持设定的产量。（3）间歇生产：针对气井产能波动，采用间歇生产方式，提高气井利用率。7.2.4气体处理：对产出气体进行处理，如脱水、脱硫等，以满足输送和销售要求。7.2.5气体输送：采用管道输送、液化天然气（LNG）等方式，将处理后的气体输送到用户。7.3提高采收率技术7.3.1提高采收率技术主要包括以下几种方法：（1）水驱：通过向油藏注水，增加油藏压力，提高采收率。（2）聚合物驱：向油藏注入聚合物溶液，改善油水流度比，提高采收率。（3）气体驱：向油藏注入非烃类气体，如二氧化碳、氮气等，降低原油粘度，提高采收率。（4）热采：利用热能降低原油粘度，提高采收率。（5）微生物驱：利用微生物代谢产物改变油藏性质，提高采收率。7.3.2根据油气藏的具体条件和开发阶段，选择合适的提高采收率技术，以实现油气藏的高效开发。同时加强油气藏监测和动态分析，优化调整开发方案，进一步提高油气田的采收率。第8章油气集输与处理8.1油气集输工艺8.1.1集输系统概述油气集输系统是连接油气井口与终端用户的桥梁，主要包括油气分离、计量、输送、储存和增压等环节。本节主要介绍油气集输系统的基本构成和工艺流程。8.1.2油气分离油气分离是油气集输过程中的重要环节，其目的是将油、气、水三相进行有效分离，以保证油气产品的质量和安全。本节将阐述常见的油气分离方法及其适用范围。8.1.3计量与输送计量与输送是油气集输系统中的关键环节，主要包括流量计量、压力测量和输送设备的选择与配置。本节将介绍常用的计量与输送方法及其技术特点。8.1.4储存与增压储存与增压环节在油气集输系统中起到缓冲和调节作用。本节将分析油气储存设施的类型、设计原则及增压设备的选择和应用。8.2油气处理技术8.2.1天然气处理天然气处理主要包括脱水、脱硫、脱烃等工艺，以保证天然气产品的质量。本节将详细介绍这些工艺的原理、技术方法和设备选型。8.2.2原油处理原油处理主要包括脱水、脱盐、脱酸等工艺，以提高原油品质，满足炼油厂加工要求。本节将阐述这些工艺的技术特点和应用实例。8.2.3油气田污水处理油气田污水含有大量有害物质，需进行处理以达到环保要求。本节将介绍油气田污水处理的方法、设备和技术发展趋势。8.3油气产品质量标准与环保要求8.3.1油气产品质量标准油气产品质量标准是对油气产品的质量要求进行规定，以保证其满足市场需求。本节将分析国内外油气产品质量标准体系及其主要指标。8.3.2环保要求油气开采与处理过程中，需遵循相关环保法规和标准，降低对环境的影响。本节将介绍油气行业的主要环保要求、污染防治措施及节能减排技术。8.3.3油气产品检测与质量控制为保证油气产品质量，需对产品进行检测与质量控制。本节将阐述油气产品检测方法、质量控制体系及其在油气集输与处理中的应用。第9章安全生产与环境保护9.1安全生产措施9.1.1安全管理体系建立建立完善的安全管理体系，制定安全生产责